KR101095378B1 - 중계 장치 및 통신 시스템 - Google Patents

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KR101095378B1
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소니 가부시키가이샤
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Abstract

정보 판독출력/기록입력 장치의 설치 개소의 제한에 따른 통신에의 영향을 배제한다.
정보 판독출력/기록입력 장치(10)가 가지는 안테나 코일(11)과 전자 결합을 하는 제 1 안테나 코일(31)과, 제 1 안테나 코일(31)과 직렬 접속되고 비접촉 정보매체(20)가 가지는 안테나 코일(21)과 전자 결합을 하는 제 2 안테나 코일(32)과, 제 1 안테나 코일(31)과 제 2 안테나 코일(32)과 직렬로 접속되는 동조 콘덴서(33)를 구비하고, 제 1 안테나 코일(31)과 제 2 안테나 코일(32)과 동조 콘덴서(33)는, 정보 판독출력/기록입력 장치(10)가 가지는 공진 회로(13)의 공진주파수 및 비접촉 정보매체(20)가 가지는 공진 회로(23)와 동일한 공진주파수로 공진하는 공진 회로 (34)를 형성하는 것으로 실현한다.

Description

중계 장치 및 통신 시스템{RELAY DEVICE AND COMMUNICATION SYSTEM}
도 1은, 본 발명의 최량의 실시의 형태로서 도시하는 통신 시스템의 구성을 설명하기 위한 도면.
도 2는, 동(同) 통신 시스템의 매칭 동조 회로의 구성을 설명하기 위한 도면.
도 3은, 동 통신 시스템의 구체적인 설치예를 도시한 도면.
도 4는, 동 통신 시스템의 매칭 동조 회로의 동작 원리에 대해 설명하기 위해 이용하는 도면.
도 5는, 동 통신 시스템의 매칭 동조 회로에 흐르는 유도 전류(I)를 도시한 도면.
도 6은, 동 통신 시스템의 구체적인 다른 설치예를 도시한 도면.
도 7은, 병렬로 접속된 안테나 코일을 구비하는 매칭 동조 회로에 대해 도시한 도면.
도 8은, 매칭 동조 회로의 효과를 검증하기 위해 실시하는 실험 1 에 대해서 설명하기 위한 도면.
도 9는, 실험 1 에 있어서의 통신 범위(XY)에 대해서 설명하기 위한 도면.
도 10은, 실험 1 에 있어서의 통신 거리(Z)의 실험 결과를 도시한 도면.
도 11은, 실험 1 에 있어서의 통신 범위(XY)의 실험 결과를 도시한 도면.
도 12는, 매칭 동조 회로의 효과를 검증하기 위해 실시하는 실험 2 에 대해서 설명하기 위한 도면.
도 13은, 실험 2 에서 사용하는 철판에 대해서 설명하기 위한 도면.
도 14는, 실험 2 에 있어서의 통신 범위(XY)에 대해서 도시한 도면.
도 15는, 실험 2 에 있어서의 통신 거리(Z)의 실험 결과를 도시한 도면.
도 16은, 실험 2 에 있어서의 통신 범위(XY)의 실험 결과를 도시한 도면.
도 17의 (a)는, 비접촉 IC 카드의 안테나 코일의 예를 도시한 도면이고, (b)는 리더라이터의 안테나 코일의 예를 도시한 도면.
도 18은, 비접촉 IC 카드의 안테나 코일을 통과하는 자속을 도시한 도면.
도 19는, 종래의 기술로서 도시하는 통신 시스템의 리더라이터의 구체적인 설치예를 도시한 도면.
도 20은, 리더라이터의 안테나 코일이 금속 샤시에 배치된 경우의 비접촉 IC 카드의 안테나 코일을 통과하는 자속을 도시한 도면.
도 21은, 동 종래의 기술로서 도시하는 통신 시스템의 리더라이터의 안테나 코일을 중계 안테나로서 설치한 예를 도시한 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 통신 시스템 10 : 리더라이터
14 : 리더라이터용 IC(Integrated Circuit)
20 : 비접촉 IC 카드 24 : 카드용 IC
30, 40 : 매칭 동조 회로 11, 21, 31, 32 : 안테나 코일
12, 22, 33 : 동조 콘덴서 13, 23, 34, 41 : 병렬 공진 회로
본 발명은 비접촉 IC(Integrated Circuit) 태그나, 비접촉 IC 카드와 같은 비접촉 정보매체를 이용한 RFID(Radio Frequency IDentification)에 관한 것으로, 상세하게는, 비접촉 정보매체와 정보 판독출력/기록입력 장치와의 통신을 양호하게 하는 중계 장치, 상기 중계 장치를 이용한 통신 시스템에 관한 것이다.
비접촉 IC 카드나, 비접촉 IC 태그와 같은 비접촉 정보매체를 이용한 통신 시스템인 RFID 시스템이 고안ㆍ실시되고 있다. RFID 시스템은 비접촉 정보매체에 내장되어 있는 IC 칩과 리더라이터와의 사이에서 정보통신이 이루어지는 것이고, 예를 들면, 역(驛)의 자동 개찰이나 도서관에 있어서의 서적의 대출 등에 이용되고 있으며, 향후에도 여러가지 분야에서 개인정보의 교환에 이용될 것으로 예상된다.
또, 비접촉 IC 카드란 이른바 크레디트 카드 등과 같이 카드 형상을 한 비접촉 정보매체의 총칭이다. 한편, 비접촉 IC 태그란 카드 형상 이외의 비접촉 정보매체, 예를 들면 크레디트 카드보다도 작은 라벨 사이즈, 우표 사이즈나 그 이하의 사이즈의 것, 또한 형상도 카드 형상 뿐만이 아니라 둥근 형상이나 별 형상 등 여러 가지 형상을 한 비접촉 정보매체의 총칭이다.
전자 결합 방식에 의한 RFID 시스템에 있어서, 비접촉 정보매체는 리더라이 터로부터 송신된 전파를 수신하고, 수신한 전파로부터 전자 유도에 의해 동작 전력을 얻음과 동시에, 이 전파를 이용해서 리더라이터와의 사이에 데이터 통신을 행한다. 비접촉 정보매체와 리더라이터란, 이 전파를 송수신하기 위한 안테나 코일을 각각 내장하고 있다. 이와 같은 전자 결합 방식의 리더라이터와 비접촉 정보매체와의 적절한 통신 거리는 대체로 수 ㎝∼수십 ㎝가 된다.
특허문헌 1 : 일본 특개 2000-315908호 공보
비접촉 정보매체가 예를 들면 비접촉 IC 카드인 경우, 통상, ISO (International Organization for Standardization: 국제 표준화 기구)에서 정해지고, 크레디트 카드와 동일 치수의 사이즈(세로 54㎜, 가로 85.6㎜, 두께 0.76㎜)가 적용되게 된다.
이 때, 비접촉 IC 카드에 내장되는 안테나 코일(100)은, 도 17 (a)에 도시하는 바와 같이, 리더라이터로부터의 자속이 보다 많이 통과하도록, 비접촉 IC 카드의 형상에 근사(近似)한 크기로 되어 있다. 또한, 비접촉 정보매체가 비접촉 IC 태그인 경우에는, 해당 비접촉 IC 태그의 규격이나 형상에 따라, 리더라이터로부터의 자속이 보다 많이 통과하는 안테나 코일의 형상으로 된다.
이와 같이 비접촉 정보매체의 안테나 코일의 형상은, 규격 등에 의해 어느 정도 정해지게 된다.
이에 대해, 리더라이터의 안테나 코일의 형상은 리더라이터를 탑재하는 피탑재 기기의 기기 구성 등으로부터 큰 영향을 받게 된다.
예를 들면, 피탑재 기기를 구성하는 각 부분(parts)이 피탑재 기기의 케이스몸체 내를 밀(密)하게 점유해 있는 경우 등은, 리더라이터를 적절히 설치하는 데에 충분한 스페이스를 확보할 수가 없게 된다. 이와 같은 경우에는, 안테나 코일의 형상이나 안테나 코일의 면적을 케이스몸체 내의 빈 공간에 따라서 작게 하거나, 피탑재 기기의 케이스몸체 뒤쪽에 리더라이터를 취부(取付)하거나 하는 것으로, 약간의 스페이스를 유효하게 이용하고 있다.
특히, 리더라이터를 피탑재 기기의 케이스몸체 뒤쪽에 취부하는 경우에는, 리더라이터의 안테나 코일이 만드는 자계로부터 발하여진 자속을 비접촉 정보매체의 안테나 코일에 통과시키기 때문에, 케이스몸체를 일부 개구하지 않으면 안된다.
일반적으로, 케이스몸체는 케이스몸체 내의 회로를 외부의 충격 등으로부터 보호할 목적이나, 케이스몸체 내의 전자 회로로부터 발하여지는 전자 노이즈 등을 차폐할 목적으로 설치되어 있으며, 케이스몸체에 구멍을 뚫는 것과 같은 가공은 최대한 피해야 하며, 어쩔 수 없이 개구하는 경우에는 그 개구(開口) 면적을 가급적 작게 할 필요가 있다.
그 때문에, 케이스몸체의 통로 면적에 따라 리더라이터의 안테나 코일도, 비접촉 정보매체에 내장되는 안테나 코일보다도 매우 작은 형상으로 되어 버린다. 예를 들면, 도 17의 (b)에 도시하는 리더라이터의 안테나 코일(200)과 같이, 도 17의 (a)에 도시하는 비접촉 IC 카드에 내장되는 안테나 코일(100)보다도 매우 작은 사이즈로 되어 버린다.
이와 같이 리더라이터 측의 안테나 코일의 사이즈가 작으면, 이 안테나 코일 에 흐르는 전류에 의해 생성되는 자속도 매우 적게 되기 때문에, 비접촉 정보매체를 리더라이터의 안테나 코일 근방으로 접근시켜도, 비접촉 정보매체의 안테나 코일을 통과하는 자속이 매우 적어, 비접촉 정보매체를 동작시키는 데에 필요한 자속량을 얻을 수 없다는 문제가 생기고 만다.
도 18에, 리더라이터에 구비된 안테나 코일(200)에서 발생한 자계에 의한 자속이, 비접촉 IC 카드에 내장되어 있는 안테나 코일(100)을 통과하는 모습을 도시한다. 도 18에 도시하는 바와 같이, 안테나 코일(100)을 통과하는 자속은 안테나 코일(200)의 중심부의 자계에 의한 자속 뿐이기 때문에, 적절한 자속량을 얻기 위해서는, 더욱 안테나 코일(100)을 접근시키도록 하지 않으면 안된다.
도 19에, 금속제의 케이스몸체(205)의 이면에 취부된 안테나 코일(200)을 가지는 리더라이터(201)와, 안테나 코일(100)을 가지는 비접촉 IC 카드(101)로 이루어지는 통신 시스템(150)을 도시한다.
리더라이터(201)는 기판(204) 위에 배치된 인덕터인 안테나 코일(200)과, 안테나 코일(200)과 직렬로 접속되어 병렬 공진 회로를 형성하는 동조(同調) 콘덴서 (203)와, 비접촉 IC 카드(101)와의 데이터 송수신을 제어하는 리더라이터용 IC (202)를 구비하고 있다. 리더라이터(201)가 취부된 케이스몸체(205)는, 도 19에 도시하는 바와 같이, 개구부(205A)에 의해 안테나 코일(200)이 취부되어 있는 위치를 개구하고 있다.
리더라이터(201)를 탑재시키는 피탑재 기기의 케이스몸체(205)는, 강도를 확보한다고 하는 이유나, 내부의 전자 회로에 의한 전자 노이즈를 외부로 누설하지 않도록, 금속제인 것이 매우 많다. 그러나, 이와 같은 금속제의 케이스몸체(205)에 기판(204)를 취부한 경우, 도 20에 도시하는 바와 같이 안테나 코일(200)에서 발생한 자계에 의한 자속은 케이스몸체(205)에서 손실되고, 안테나 코일(200)의 중심부에서 생성된 약간의 자속 이외에는, 비접촉 IC 카드(101)의 안테나 코일(100)을 통과할 수 없게 된다.
따라서, 도 19에 도시하는 바와 같은 통신 시스템(150)의 경우, 비접촉 정보매체인 비접촉 IC 카드(101)와 리더라이터(201)는, 통신 불능으로 되어 버린다.
이와 같이, 리더라이터의 안테나 코일은 리더라이터를 탑재시키는 피탑재 기기의 구조에 의해 여러가지 제약을 받고, 비접촉 정보매체와 양호하게 통신 가능하도록 안테나 코일의 형상이나 안테나의 면적을 결정하는 것이 곤란하다는 문제가 있다. 또한, 피탑재 기기 내의 한정된 스페이스에서는, 무선통신을 방해하는 금속 부품의 영향을 배제하는 것도 매우 곤란하다는 문제가 있다.
이와 같은 문제를 해결하기 위해서, 도 21에 도시하는 바와 같이, 리더라이터(201)의 안테나 코일을 비접촉 IC 카드의 안테나 코일과 대략 동일 형상인 안테나 코일(210)과 같이 하고, 케이스몸체(205)에 취부하는 수지제 커버(220)의 뒤쪽에 설비하여 중계 안테나와 같이 하는 것으로, 리더라이터(201)의 설치 개소에 의한 안테나 형상, 안테나 면적의 제약이나, 금속제의 케이스몸체(205)로부터의 영향을 배제할 수가 있다.
안테나 코일(210)은, 해당 안테나 코일(210)로부터 늘어나는 리드 선(211)의 선단에 취부된 잭(212)을 케이스몸체(205)의 개구부(205A)로부터 노출된 기판(202) 이 구비하는 플러그(213)에 꽂아넣는 것으로 기판(204)에 접속되어 있다.
그 때문에, 안테나 코일(210)은 취부도 제거도 매우 불편하고, 예를 들면 유지(maintenance)시에 있어서는 매우 번거롭고, 최악의 경우 리드 선(211)의 절단이나 리더라이터(201)를 파손시켜 버린다는 문제가 있다.
거기서 본 발명은 상술한 바와 같은 문제를 해결하기 위해서 고안된 것으로, 소정의 주파수의 반송파를 통한 정보 판독출력/기록입력 장치와 비접촉 정보매체와의 전자 결합 방식에 의한 무선통신에 있어서, 정보 판독출력/기록입력 장치의 설치 개소의 제한에 따른 통신에의 영향을 배제하고, 정보 판독출력/기록입력 장치와 비접촉 정보매체와의 사용 형태에 유연하게 대응하여, 양호한 통신을 실현하는 중계 장치 및 통신 시스템을 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 관련된 중계 장치는 소정의 주파수의 반송파를 통해 전자 결합 방식의 무선통신을 하는 정보 판독출력/기록입력 장치와 비접촉 정보매체와의 무선통신을 중계하는 중계 장치로서, 상기 정보 판독출력/기록입력 장치가 가지는 안테나 코일과 전자 결합을 하는 제 1 안테나 코일과, 상기 제 1 안테나 코일과 직렬 접속되고 상기 비접촉 정보매체가 가지는 안테나 코일과 전자 결합을 하는 제 2 안테나 코일과, 상기 제 1 안테나 코일과 상기 제 2 안테나 코일과 직렬로 접속되는 동조 콘덴서를 구비하고, 상기 제 1 안테나 코일과 상기 제 2 안테나 코일과 동조 콘덴서는, 상기 정보 판독출력/기록입력 장치가 가지는 공진 회로의 공진주파수 및 상기 비접촉 정보매체가 가지는 공진 회로와 동일 한 공진주파수로 공진하는 공진 회로를 형성하는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 관련된 중계 장치는, 소정의 주파수의 반송파를 통해 전자 결합 방식의 무선통신을 하는 정보 판독출력/기록입력 장치와 비접촉 정보매체와의 무선통신을 하는 중계 장치로서, 상기 정보 판독출력/기록입력 장치가 가지는 안테나 코일과 전자 결합하는 제 1 안테나 코일과, 상기 제 1 안테나 코일과 병렬 접속되고 상기 비접촉 정보매체가 가지는 안테나 코일과 전자 결합을 하는 제 2 안테나 코일과, 병렬 접속된 상기 제 1 안테나 코일과 상기 제 2 안테나 코일의 각각과 직렬로 접속되는 동조 콘덴서를 구비하고, 상기 제 1 안테나 코일과 상기 제 2 안테나 코일과 동조 콘덴서는, 상기 정보 판독출력/기록입력 장치가 가지는 공진 회로의 공진주파수 및 상기 비접촉 정보매체가 가지는 공진 회로와 동일한 공진주파수로 공진하는 공진 회로를 형성하는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 관련된 통신 시스템은, 소정의 주파수의 반송파를 통해 전자 결합 방식의 무선통신을 하는 통신 시스템에 있어서, 제 1 안테나 코일과 상기 제 1 안테나 코일과 직렬로 접속되는 제 1 동조 콘덴서로 형성되는 제 1 공진 회로를 가지고, 상기 제 1 공진 회로의 공진주파수를 상기 반송파의 주파수로서 상기 제 1 안테나 코일과 전자 결합하는 회로와 무선통신을 하는 정보 판독출력/기록입력 장치와, 제 2 안테나 코일과 상기 제 2 안테나 코일과 직렬로 접속되는 제 2 동조 콘덴서로 형성되는 제 2 공진 회로를 가지고, 상기 제 2 공진 회로는 상기 제 1 공진 회로와 동일한 공진주파수로 공진하고 상기 제 2 안 테나 코일과 전자 결합하는 회로와 무선통신을 하는 비접촉 정보매체와, 상기 정보 판독출력/기록입력 장치가 가지는 상기 제 1 안테나 코일과 전자 결합을 하는 제 3 안테나 코일과, 상기 제 3 안테나 코일과 직렬 접속되고 상기 비접촉 정보매체가 가지는 안테나 코일과 전자 결합을 하는 제 4 안테나 코일과, 상기 제 3 안테나 코일과 상기 제 4 안테나 코일과 직렬로 접속되는 제 3 동조 콘덴서로 형성되는 제 3 공진 회로를 가지고, 상기 제 3 공진 회로는 상기 제 1 공진 회로, 상기 제 2 공진 회로와 동일한 공진주파수로 공진하고 상기 판독출력/기록입력 장치 및 상기 비접촉 정보매체와의 무선통신을 중계하는 중계 장치를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 관련된 통신 시스템은, 소정의 주파수의 반송파를 통해 전자 결합 방식의 무선통신을 하는 통신 시스템에 있어서, 제 1 안테나 코일과 상기 제 1 안테나 코일과 직렬로 접속되는 제 1 동조 콘덴서로 형성되는 제 1 공진 회로를 가지고, 상기 제 1 공진 회로의 공진주파수를 상기 반송파의 주파수로서 상기 제 1 안테나 코일과 전자 결합하는 회로와 무선통신을 하는 정보 판독출력/기록입력 장치와, 제 2 안테나 코일과 상기 제 2 안테나 코일과 직렬로 접속되는 제 2 동조 콘덴서로 형성되는 제 2 공진 회로를 가지며, 상기 제 2 공진 회로는 상기 제 1 공진 회로와 동일한 공진주파수로 공진하고 상기 제 2 안테나 코일과 전자 결합하는 회로와 무선통신을 하는 비접촉 정보매체와, 상기 정보 판독출력/기록입력 장치가 가지는 상기 제 1 안테나 코일과 전자 결합을 하는 제 3 안테나 코일과, 상기 제 3 안테나 코일과 병렬 접속되고 상기 비접촉 정보매체가 가지는 안테나 코일과 전자 결합을 하는 제 4 안테나 코일과, 상기 제 3 안테나 코 일과 상기 제 4 안테나 코일의 각각과 직렬로 접속되는 제 3 동조 콘덴서로 형성되는 제 3 공진 회로를 가지고, 상기 제 3 공진 회로는 상기 제 1 공진 회로, 상기 제 2 공진 회로와 동일한 공진주파수로 공진하고 상기 판독출력/기록입력 장치 및 상기 비접촉 정보매체와의 무선통신을 중계하는 중계 장치를 구비하는 것을 특징으로 한다.
(발명을 실시하기 위한 최량의 형태)
이하, 본 발명에 관련된 중계 장치 및 통신 시스템의 발명을 실시하기 위한 최선의 형태를 도면을 참조로 해서 상세히 설명한다.
우선, 도 1을 이용하여 본 발명을 실시하기 위한 최량의 형태로서 도시하는 통신 시스템(1)에 대해 설명한다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 통신 시스템(1)은 리더라이터(10)와 비접촉 IC 카드(20)와 매칭 동조 회로(30)를 구비한, 전자 결합 방식에 의한 RFID(Radio Frequency IDentification)시스템이다.
이 통신 시스템(1)에 있어서, 비접촉 정보매체인 비접촉 IC 카드(20)는 리더라이터(10)로부터, 매칭 동조 회로(30)를 개재하여 송신된 전파를 수신하고, 전자 유도에 의해 동작 전력을 얻음과 동시에, 이 전파를 이용하여 매칭 동조 회로(30)를 개재하여 리더라이터(10)와의 사이에서 데이터 통신을 행한다.
리더라이터(10)는, 인덕터인 안테나 코일(11)과, 동조 콘덴서(12)가 직렬로 접속되어 이루어지는 병렬 공진 회로(13)를 구비하고 있다. 이 병렬 공진 회로(13)에는 리더라이터용 IC(14)가 병렬로 접속되고 있으며, 이 리더라이터용 IC(14)의 제어에 의해 병렬 공진 회로(13)에 교류 전압이 인가되는 것으로, 주파수(fc)(예를 들면, 13.56㎒ 부근)로 동조하게 된다.
리더라이터(10)는 이 주파수(fc)를 캐리어 주파수로 하는 반송파를 변조한 전파를 이용하여 비접촉 IC 카드(20)와 무선통신을 한다. 또, 이하의 설명에 있어서, 캐리어 주파수를 캐리어 주파수(fc)로 하지만, 캐리어 주파수(fc)는 13.56㎒로 한정되는 것은 아니다.
리더라이터용 IC(14)는 도시하지 않은 인터페이스 회로를 구비하고 있고, 예를 들면 리더라이터(10)를 탑재하는 피탑재 기기의 CPU(Central Processing Unit)에 접속되어 제어된다.
또한, 리더라이터용 IC(14)는 해당 리더라이터(10)로부터 비접촉 IC 카드 (20)로의 데이터 송신 및 비접촉 IC 카드(20)로부터 송신되는 데이터를 수신할 때의 동작을 제어한다.
데이터 송신시에 있어서, 리더라이터용 IC(14)는 캐리어 주파수(fc)의 반송파를, 송신하는 데이터에 의해 변조해서 전송 신호를 생성한다. 데이터의 변조 방식으로서는 ASK(Amplitude Shift Keying), PWM(Pulse Width Modulation), PSK (Phase Shift Keying) 등이 사용 가능하다.
변조되어 생성된 전송 신호는 안테나 코일(11)에 공급되어 자계를 발생시킨다. 안테나 코일(11)에서 발생하는 자계는 전송 신호에 의거하여 변화하게 되고, 캐리어 주파수(fc)의 반송파를 탄 데이터가 자속의 변화로서 안테나 코일(11)과 전자 결합하는 매칭 동조 회로(30)의 안테나 코일(31)로 전달된다.
또한, 데이터 수신시에 있어서, 리더라이터용 IC(14)는 비접촉 IC 카드(20)로부터 매칭 동조 회로(30)를 개재하여 송신되고, 안테나 코일(11)에서 자속의 변화로서 수신되는 데이터를 복조한다. 비접촉 IC 카드(20)로부터 데이터가 송신되면, 안테나 코일(11)에는 해당 안테나 코일(11)과 전자 결합하는 매칭 동조 회로 (30)의 안테나 코일(31)의 자속의 변화에 따라 유도 전류가 발생한다.
안테나 코일(11)에서 발생하는 유도 전류는 자속에 의거하여 변화하게 되고, 캐리어 주파수(fc)의 반송파를 탄 데이터가 유도 전류의 변화로서 안테나 코일(11)로 전달된다.
리더라이터용 IC(14)는 이 유도 전류를 복조하는 것으로, 비접촉 IC 카드 (20)로부터 송신된 데이터를 취득한다.
비접촉 IC 카드(20)는 인덕터인 안테나 코일(21)과, 동조 콘덴서(22)가 직렬로 접속되어 이루어지는 병렬 공진 회로(23)를 구비하고 있다. 이 병렬 공진 회로 (23)에는 카드용 IC(24)가 병렬로 접속되어 있다.
안테나 코일(21)은 리더라이터(10)로부터 매칭 동조 회로(30)를 개재하여 송신되는 전파를 자속의 변화로서 수신한다. 병렬 공진 회로(23)에는 안테나 코일 (21)에 의해 수신된 전파의 자속의 변화를 방해하는 방향으로 유도기전력이 발생하게 된다. 병렬 공진 회로(23)는 이 유도기전력에 의해 주파수(fc)=13.56㎒ 부근에서 동조하게 된다.
병렬 공진 회로(23)과 병렬로 접속된 카드용 IC(24)는 이 유도기전력을 동작 전력으로 해서 동작하게 된다. 동작 전력이 공급된 카드용 IC(24)는 리더라이터 (10)로부터 송신된 데이터의 수신 및 리더라이터(10)로 데이터를 송신할 때의 동작을 제어한다.
데이터 수신시에 있어서, 카드용 IC(24)는 리더라이터(10)로부터 매칭 동조 회로(30)를 개재하여 송신되고, 안테나 코일(21)에서 자속의 변화로서 수신되는 전파를 복조하여 데이터를 취득한다.
데이터 송신시에 있어서, 카드용 IC(24)는 캐리어 주파수(fc)의 반송파를 송신하는 데이터에 의해 변조되어 전송 신호를 생성한다. 카드용 IC(24)는 송신하는 데이터에 따라 안테나 코일(21)의 부하를 변화시켜 반송파를 변조하는 부하 변조를 행한다.
변조되어 생성된 전송 신호는 안테나 코일(21)로 공급되어 자계를 발생시킨다. 안테나 코일(21)에서 발생하는 자계는 전송 신호에 의거하여 변화하게 되고, 캐리어 주파수(fc)의 반송파에 실린 데이터가 자속의 변화로서 안테나 코일(21)과 전자 결합하는 매칭 동조 회로(30)의 안테나 코일(32)로 전달된다.
매칭 동조 회로(30)는 제 1 인덕터인 안테나 코일(31)과, 제 2 인덕터인 안테나 코일(32)과, 동조 콘덴서(33)가 직렬로 접속되는 병렬 공진 회로(34)를 구비하고 있다.
구체적으로는, 도 2에 도시하는 바와 같이 매칭 동조 회로(30)는, 기판(35) 위에 안테나 코일(31)과 안테나 코일(32)이 동조 콘덴서(33)과 직렬 접속되도록 배선되어 있다.
안테나 코일(31)은 리더라이터(10)에서 병렬 공진 회로(13)를 형성하고 있는 안테나 코일(11)과, 비접촉의 전자 결합이 이루어지고 리더라이터(10)와 통신 가능하게 되는 형상으로 형성된다.
안테나 코일(31)의 형상은 리더라이터(10)와 통신 가능하게 되면 어떠한 형상이어도 좋다. 예를 들면, 도 1에 도시하는 둥근 형상을 비롯하여 타원형이나, 사각형으로 할 수도 있다.
상술한 바와 같이, 안테나 코일(31)은 리더라이터(10)와 통신 가능하면 안테나 코일(11)과 동일한 형상일 필요는 없지만, 안테나 코일(11)과 대략 동일 형상, 대략 동일 사이즈로 하면 전자 결합을 보다 강고한 것으로 하여, 효율이 좋고 안정된 데이터 통신을 실현할 수 있다.
한편, 안테나 코일(32)은 비접촉 IC 카드(20)에 있어서 병렬 공진 회로(23)를 형성하고 있는 안테나 코일(21)과 비접촉의 전자 결합이 이루어지고, 비접촉 IC 카드(20)와 통신 가능한 형상으로 형성된다.
안테나 코일(32)의 형상은 비접촉 IC 카드(20)와 통신 가능하게 되면 어떠한 형상이어도 좋다. 예를 들면, 도 1에 도시하는 사각형을 비롯하여 타원형이나 둥근 형상으로 할 수도 있다.
안테나 코일(32)의 크기는 비접촉 IC 카드(20)가 구비하는 안테나 코일(21)보다도 큰 편이, 안테나 코일(21)의 중심이 안테나 코일(32)의 중심으로부터 어긋난 경우에도 안테나 코일(21)에 충분한 자속을 통과시킬 수가 있다.
예를 들면, 비접촉 정보매체가 비접촉 IC 카드이고, 철도, 버스의 정기권으로서 이용하는 경우 등에는, 비접촉 IC 카드를 매칭 동조 회로(30)의 안테나 코일 (32)에 대해, 항상 일정한 고정적인 위치에 두고 데이터 통신을 할 수가 없다. 따라서, 이러한 경우에는 안테나 코일(32)을 비접촉 IC 카드의 안테나 코일보다도 큰 사이즈로 하는 것으로, 보다 확실한 데이터 통신을 할 수 있게 된다.
또한, 예를 들면 비접촉 정보매체가 비접촉 IC 태그이고, 소모품인 프린터의 토너 카트리지에 첩부(貼付)하고, 프린터의 케이스몸체 내의 소정의 내부 샤시에 취부된 리더라이터(10)와 데이터 통신을 하여 토너 잔량 등을 관리하는 바와 같은 경우에는, 비접촉 IC 태그를 매칭 동조 회로(30)의 안테나 코일(32)에 대해 고정적인 위치에 두고 데이터 통신을 할 수가 있다. 따라서, 이와 같은 경우에는 안테나 코일(32)의 크기를 비접촉 IC 태그의 안테나 코일과 대략 동일하게 하는 것으로, 효율이 좋은 데이터 통신을 할 수 있게 된다.
또한, 안테나 코일(32)의 크기가 안테나 코일(21)보다도 약간 작은 경우에도, 리더라이터(10)의 출력을 조절하는 것으로 통신 가능하게 된다.
상술한 바와 같이, 안테나 코일(32)은 비접촉 IC 카드(20)와 통신 가능하면 안테나 코일(21)과 동일한 형상, 동일한 크기일 필요는 없지만, 안테나 코일(21)과 대략 동일 형상, 대략 동일 사이즈로 하면 전자 결합을 보다 강고한 것으로 하여, 효율이 좋고 안정된 데이터 통신을 실현할 수 있다.
이와 같이, 효율이 좋고 안정된 무선통신을 실현하기 위해서는, 매칭 동조 회로(30)의 안테나 코일(31), (32)의 형상 및 크기는 각각, 리더라이터(10)의 안테나 코일(11)의 형상, 비접촉 IC 카드(20)의 안테나 코일(21)의 형상에 의해 어느 정도 제한되게 된다.
본 발명의 실시를 하기 위한 최량의 형태로서 나타내는 통신 시스템(1)에서는, 비접촉 정보매체로서 비접촉 IC 카드(20)를 이용하고 있기 때문에, 안테나 코일(32)의 형상, 크기를 IC 카드(20)의 안테나 코일(21)과 대략 동일한 형상, 대략 동일한 크기로 하여 설명을 한다. 또한, 안테나 코일(31)의 형상 및 크기도, 리더라이터(10)의 안테나 코일(11)과 대략 동일한 형상, 대략 동일한 크기로 하여 설명을 한다.
안테나 코일(31)과 안테나 코일(32)은 감은 방향이 동일하게 되도록 직렬로 접속되어 있기 때문에, 안테나 코일(31)의 인덕턴스를 L1, 안테나 코일(32)의 유도계수를 L2로 하면, 합성 유도계수 L=L1+L2 를 가지는 인덕터 라고 생각할 수가 있다. 따라서, 병렬 공진 회로(34)는 합성 유도계수 L 을 가지는 인덕터와 동조 콘덴서(33)가 직렬로 접속된 공진 회로로 간주할 수가 있다.
이어서, 도 3을 이용하여 리더라이터(10)와 매칭 동조 회로(30)와의 구체적인 설치예를 도시하고, 이것에 의거하여 매칭 동조 회로(30)의 동작 원리에 대해서 나타낸다.
도 3에 도시하는 바와 같이 기판(15) 위에 형성된 리더라이터(10)는, 해당 리더라이터(10)가 탑재되는 피탑재 기기의 케이스몸체인 금속 샤시(50)의 뒤쪽에 취부되는 것으로 한다. 이와 같이 리더라이터(10)가 취부되는 금속 샤시(50)는, 리더라이터(10)의 안테나 코일(11)이 설치되는 위치에 개구부(50A)가 뚫려 있다.
개구부(50A)의 개구 면적은 금속 샤시(50)의 강도를 손상시키지 않을 정도, 금속 샤시(50) 내의 전자 회로 등에 의한 전자 노이즈가 누설되지 않을 정도의 크 기로 되어 있다. 리더라이터(10)의 안테나 코일(11)의 형상 및 크기는, 이 개구부 (50A) 내에 수용되도록 되어 있다.
상술한 바와 같이, 매칭 동조 회로(30)의 안테나 코일(31)은, 안테나 코일 (11)과 비접촉의 전자 결합이 이루어지고, 리더라이터(10)와 통신 가능하게 되는 형상으로 형성되기 때문에, 안테나 코일(11)의 형상이 정해지면 안테나 코일(31)의 형상도 어느 정도 결정되게 된다.
한편, 매칭 동조 회로(30)는 금속 샤시(50)에 취부된 리더라이터(10)에 대해, 금속 샤시(50)을 개재하여 대향하는 위치에 취부된다. 이 때, 매칭 동조 회로 (30)는 안테나 코일(31)이 금속 샤시(50)에 뚫린 개구부(50A) 위에 오도록 취부된다. 이것에 의해, 리더라이터(10)의 안테나 코일(11)과 매칭 동조 회로(30)의 안테나 코일(31)이, 비접촉의 전자 결합을 하는 것이 가능해진다.
이와 같이 금속 샤시(50)에 취부된 리더라이터(10)와 매칭 동조 회로(30)는, 각각이 가지는 안테나 코일(11)과 안테나 코일(31)이 비접촉의 전자 결합을 하는 것으로 무선통신이 가능해지기 때문에, 리더라이터(10)와 매칭 동조 회로(30)와의 물리적인 접속이 전혀 불필요하게 된다. 따라서, 예를 들면 매칭 동조 회로(30)는 기판(35)을 양면 테이프 등으로 금속 샤시(50)에 직접 첩부한다고 하는 간편한 수법으로 설치하는 것이 가능하다.
금속 샤시(50) 위에 설치된 매칭 동조 회로(30)는, 리더라이터(10)로부터 송신되는 전파에 의해 이하와 같이 동작한다.
매칭 동조 회로(30)의 병렬 공진 회로(34)의 안테나 코일(31)에는, 도 4에 도시하는 바와 같이 리더라이터(10)의 안테나 코일(11)에서 발생한 자계에 의한 자속(A)이 통과하고, 안테나 코일(11)과 안테나 코일(31)이 전자 결합한다.
그리고, 안테나 코일(31)을 통과하는 자속(A)에 의해 병렬 공진 회로(34)에는 유도기전력이 발생하고, 도 5에 도시하는 바와 같이, 유도기전력에 의한 유도 전류(I)가 회로 전체에 흐른다. 또한, 병렬 공진 회로(34)는 유도기전력에 의해 주파수(fc)=13.56㎒ 부근에서 동조하게 된다.
유도 전류(I)가 안테나 코일(32)로 흐르면, 안테나 코일(32)에는 자계가 발생한다. 이 때, 도 4에 도시하는 바와 같이 안테나 코일(32)에서 발생한 자계에 의한 자속(B)이 안테나 코일(21) 내를 통과하도록 비접촉 IC 카드(20)를 매칭 동조 회로(30)에 접근시키면, 안테나 코일(32)과 안테나 코일(21)이 전자 결합한다.
이와 같이 비접촉 IC 카드(20)의 안테나 코일(21)을 자속(B)이 통과하면, 상술한 바와 같이 비접촉 IC 카드(20)가 작동하고, 매칭 동조 회로(30)를 개재하여 리더라이터(10)와 비접촉 IC 카드(20)가 무선 통신을 할 수 있도록 된다.
이어서, 도 6에 도시하는 단면도를 이용하여 리더라이터(10), 매칭 동조 회로(30)의 다른 설치예에 대해서 설명을 한다.
도 6에 도시하는 바와 같이, 리더라이터(10)는 해당 리더라이터(10)를 탑재하는 피탑재 기기의 케이스몸체인 금속 샤시(51)의 뒤쪽 면에, 금속 샤시(51)의 개구부(51A) 위에 안테나 코일(11)이 오도록 취부되어 있다.
리더라이터(10)를 취부한 금속 샤시(51)의 표면쪽 면은, 예를 들면 나사 등의 금속 부품(52)이 있고, 도 3에 도시하는 바와 같이 매칭 동조 회로(30)를 직접 첩부할 수 없는 구조로 되어 있다.
따라서, 매칭 동조 회로(30)는 해당 매칭 동조 회로(30)의 기판(35)을 금속 샤시(51)의 개구부(51A)를 덮는 수지제 커버(53)의 뒤쪽 면에 첩부하는 것으로 설치된다.
매칭 동조 회로(30)는 금속 샤시(51)에 수지제 커버(53)를 취부한 경우에, 매칭 동조 회로(30)의 안테나 코일(31)과 리더라이터(10)의 안테나 코일(11)과의 위치가 대향하도록 수지제 커버(53)의 뒤쪽 면에 첩부된다.
매칭 동조 회로(30)가 첩부되는 수지제 커버(53)는 매칭 동조 회로(30)의 안테나 코일(32)에 발생하는 자계에 의한 자속을 손실시키지 않도록 비자성의 수지로 한다. 또한, 매칭 동조 회로(30)의 기판(35)은, 예를 들면 플렉시블 기판과 같이 매우 얇게 하는 것으로, 안테나 코일(32)에서 발생하는 자계에 영향을 주지 않도록 한다.
또한, 리더라이터(10)에 대한 피탑재 기기에서 발생하는 전자 노이즈의 영향을 방지하기 위해서, 쉴드(54)를 설치할 수도 있다. 쉴드(54)는 적어도 안테나 코일(11)을 덮도록 설치되면 좋고, 이 때 안테나 코일(11)의 기능을 손상시키지 않도록 리더라이터(10)에 접촉되지 않는 것에 주의한다.
또한, 도시하지 않지만 수지제 커버(53)에 취부한 매칭 동조 회로(30)를, 예를 들면 리더라이터(10)를 탑재하는 피탑재 기기의 케이스몸체 등에 구비되어 있는 개폐 자재한 문짝의 내측 등에 취부해도 유효하게 스페이스를 이용하는 것이 가능하다.
이와 같이, 매칭 동조 회로(30)는 리더라이터(10)와 무선통신을 하기 때문에, 배선 등을 할 필요가 없고, 전자 결합하는 범위 내이면, 이와 같이 리더라이터 (10)로부터 분리시켜 자유롭게 취부할 수가 있다. 따라서, 통신 시스템(1)으로서 매우 설치 자유도가 높은 시스템으로 할 수가 있다.
그런데, 상술한 통신 시스템(1)의 매칭 동조 회로(30)는 안테나 코일(31), 안테나 코일(32)이 직렬로 접속되어 있다. 통신 시스템(1)에서는 이 매칭 동조 회로(30) 대신에, 도 7에 도시하는 바와 같이 안테나 코일(31)과 안테나 코일(32)을 병렬로 접속시키고, 동조 콘덴서(33)와 함께 병렬 공진 회로(41)을 형성하는 매칭 동조 회로(40)를 이용할 수도 있다. 매칭 동조 회로(30) 대신에, 매칭 동조 회로 (40)를 이용한 경우에도, 통신 시스템(1)은 완전히 마찬가지의 효과를 발생하기 때문에, 매칭 동조 회로(40)를 사용한 경우의 상세한 설명에 대해서는 생략한다.
또, 도 7에 도시하는 바와 같이 동조 콘덴서(33)는 안테나 코일(31), 안테나 코일(32)의 각각과 직렬 접속된다.
실시예
계속해서, 실시예로서 매칭 동조 회로(30)에 의한 효과를 측정한 실험 결과를 나타낸다.
실험은, 리더라이터(10)와 비접촉 IC 카드(20)와의 무선통신에 있어서, 매칭 동조 회로(30)를 이용한 경우와, 매칭 동조 회로(30)를 이용하지 않은 경우의 통신 가능 영역을 측정하여 양자를 비교하였다.
또한, 도 3 및 도 6에서 도시한 바와 같이 실제로 매칭 동조 회로(30)가 이 용되는 상황을 상정하여 매칭 동조 회로(30)에 의한 효과를 검증하기 위해, 동일한 실험을, 리더라이터(10)와 비접촉 IC 카드(20) 사이에 리더라이터(10)의 안테나 코일(11)과 동일 형상인 개구부를 설치한 철판을 삽입하여 행하였다.
실험 1
실험 1에서는, 도 8에 도시하는 바와 같은 장애물이 없는 자유 공간에, 리더라이터(10)와 비접촉 IC 카드(20)를 배치하고 리더라이터(10)를 동작시킨 경우의 통신 가능 영역과, 리더라이터(10)와 비접촉 IC 카드(20) 사이에 매칭 동조 회로 (30)를 삽입해서 리더라이터(10)를 동작시킨 경우의 통신 가능 영역을 측정하였다.
리더라이터(10)의 안테나 코일(11)은, 직경이 대략 25㎜인 원 형상으로 하고, 매칭 동조 회로(30)의 안테나 코일(31)도 대략 동일한 형상으로 하였다. 또한, 비접촉 IC 카드(20)는 ISO(International Organization for Standardization: 국제 표준화 기구)에서 정해진 세로 54㎜, 가로 85.6㎜, 두께 O.76㎜ 라는 사이즈의 것을 사용한다. 비접촉 IC 카드(20)에 내장되어 있는 안테나 코일(21)은, 비접촉 IC 카드(20)의 사이즈에 근사하도록 감겨져 있는 것으로 하고, 매칭 동조 회로(30)의 안테나 코일(32)을 이 안테나 코일(21)과 대략 동일한 형상으로 하였다.
다음에 측정하는 통신 가능 영역에 대하여 설명을 한다. 측정하는 통신 가능 영역은 비접촉 IC 카드(20)를 리더라이터(10)에 대해, 수직으로 움직였을 때에 통신 가능으로 되는 거리를 나타내는 통신 거리(Z)와, 비접촉 IC 카드(20)를 리더라이터(10)에 대해 수평 방향으로 움직였을 때에 통신 가능으로 되는 범위를 나타내는 통신 범위(XY)가 있다.
구체적으로는, 통신 거리(Z)는 수평으로 놓여진 리더라이터(10)의 안테나 코일(11)의 중심과, 비접촉 IC 카드(20)의 주(主) 평면의 중심을 한데 맞추고, 비접촉 IC 카드(20)를 안테나 코일(11)에 대해 평행하게 유지하면서 연직 방향으로 이동시켰을 때에 통신이 가능하게 되는 거리이다.
통신 범위(XY)는 리더라이터(10)의 안테나 코일(11)에 대해서 소정의 거리로 수평으로 유지된 비접촉 IC 카드(20)를, 도 9에 도시하는 바와 같은 XY 좌표 평면에 있어서, X축 방향, Y축 방향으로 임의로 이동시켰을 때에 통신이 가능하게 되는 범위이며, 비접촉 IC 카드(20)의 중심 위치의 궤적을 측정하는 것으로 구해진다.
이 통신 거리(Z)와 통신 범위(XY)를 측정하는 것으로, 매칭 동조 회로(30)에 의한 효과의 지표로 한다.
우선, 도 10에 매칭 동조 회로(30) 없이 통신 거리(Z)를 측정한 결과와, 매칭 동조 회로(30)를 삽입하여 통신 거리(Z)를 측정한 결과를 도시한다. 또, 매칭 동조 회로(30)는 리더라이터(10)의 안테나 코일(11)로부터 10㎜만큼 떨어지게 하여 설치하기 때문에, 매칭 동조 회로(30)를 삽입한 경우의 통신 거리(Z)는 매칭 동조 회로(30)의 삽입 위치로부터 측정하였다.
도 10에 도시하는 바와 같이, 매칭 동조 회로(30)가 없는 경우의 통신 거리(Z)는 10㎜∼25㎜로 되었다. 또한, 매칭 동조 회로(30)를 삽입한 경우의 통신 거리(Z)는 20㎜∼75㎜로 되었다. 이와 같이, 리더라이터(10)와 비접촉 IC 카드(20) 사이에 매칭 동조 회로(30)를 삽입하는 것으로, 통신 거리(Z)는 3배까지도 늘어남을 알 수 있다.
또한, 매칭 동조 회로(30)를 삽입한 경우에 있어서, 안테나 코일(11)로부터의 거리 10㎜∼20㎜ 사이에 비접촉 IC 카드(20)가 있는 경우, 비접촉 IC 카드(20)와 매칭 동조 회로(30)는 서로 간섭해서 불안정하게 되기 때문에 통신 불능으로 된다. 이것을 해소하려면, 비접촉 IC 카드(20)와 매칭 동조 회로(30)의 공진주파수를 엄밀하게 맞추거나, 또는 양자의 공진주파수를 크게 어긋나게 하면 된다.
계속해서, 도 11에, 매칭 동조 회로(30) 없이 통신 범위(XY)를 측정한 결과와, 매칭 동조 회로(30)를 삽입하여 통신 범위(XY)를 측정한 결과를 도시한다.
매칭 동조 회로(30)가 없는 경우에는, 리더라이터(10)의 안테나 코일(11)의 중심으로부터 연직 방향으로 10㎜ 떨어진 위치에서의 통신 범위(XY)를 측정하고, 매칭 동조 회로(30)를 삽입한 경우에는, 매칭 동조 회로(30)의 안테나 코일(32)의 중심으로부터 10㎜ 떨어진 위치에서의 통신 범위(XY)를 측정하였다.
또, 매칭 동조 회로(30)를 삽입하는 위치는, 상술한 바와 마찬가지로 리더라이터(10)의 안테나 코일(11)로부터 10㎜ 만큼 떨어진 위치이다.
도 11에 도시하는 바와 같이, 매칭 동조 회로(30)가 없는 경우의 통신 범위 (XY)는 -30≤X(㎜)≤30, -15≤Y(㎜)≤15 로 된다. 즉, 도 11에 있어서, 점선으로 도시하는 장축 60㎜, 단축 30㎜인 타원 내(內)가 통신 범위(XY)임을 알 수 있다.
또한, 매칭 동조 회로(30)를 삽입한 경우의 통신 범위(XY)는 -50≤X(㎜)≤50㎜, -40≤Y(㎜)≤40 으로 된다. 즉, 도 11에 있어서, 실선으로 도시하는 장축 100㎜, 단축 80㎜인 타원 내가 통신 범위(XY)임을 알 수 있다.
이와 같이, 리더라이터(10)와 비접촉 IC 카드(20) 사이에 매칭 동조 회로 (30)를 삽입하는 것으로 통신 범위(XY)는 약 4배로 확대됨을 알 수 있다.
실험2
실험 2에서는, 도 12에 도시하는 바와 같이 리더라이터(10)를 철판(60)에 첩부하고, 비접촉 IC 카드(20)와의 사이에서 장애물이 되도록 리더라이터(10)를 첩부한 철판(60)을 배치하여 실제의 사용 형태에 근접시키고, 매칭 동조 회로(30)가 없는 경우와 매칭 동조 회로(30)가 있는 경우의 각각에 대해서 통신 거리(Z)와 통신 범위(XY)의 측정을 행하였다.
철판(60)은, 도 13에 도시하는 바와 같이 리더라이터(10)의 안테나 코일(11)과 대략 동일 형상의 개구부(60A)가 뚫려 있다. 철판(60)에 리더라이터(10)를 첩부할 때에는 이 개구부(60A)와 안테나 코일(11)의 위치가 일치하도록 한다.
실험 2에 있어서도, 리더라이터(10), 비접촉 IC 카드(20), 매칭 동조 회로 (30)는 실험 1과 완전히 동일한 것을 사용한다. 매칭 동조 회로(30)를 이용하는 경우에는 도 12에 도시하는 바와 같이, 철판(60)과 매칭 동조 회로(30) 사이에 스페이서(61)를 협지하고, 리더라이터(10)의 안테나 코일(11)과 매칭 동조 회로(30)와의 간격이 5㎜가 되도록 한다.
이하에, 도 12에 도시하는 바와 같은 통신 거리(Z)와, 도 14에 도시하는 바와 같은 통신 범위(XY)의 측정 결과를 도시한다. 우선, 도 15에, 매칭 동조 회로 (30) 없이 통신 거리(Z)를 측정한 결과와, 매칭 동조 회로(30)를 삽입하여 통신 거리(Z)를 측정한 결과를 도시한다. 또, 실험 2에 있어서는, 매칭 동조 회로(30)는 리더라이터(10)의 안테나 코일(11)로부터 5㎜ 만큼 떨어지게 하여 설치하기 때문 에, 통신 거리(Z)는 매칭 동조 회로(30)의 위치로부터 측정하였다.
도 15에 도시하는 바와 같이 매칭 동조 회로(30)가 없는 경우에는, 철판(60)의 영향을 받아서, 전혀 통신을 할 수 없는 통신 불능 상태로 되어 버렸다. 또한, 매칭 동조 회로(30)를 삽입한 경우의 통신 거리(Z)는 5㎜∼35㎜로 되었다.
이와 같이, 리더라이터(10)와 비접촉 IC 카드(20) 사이에 매칭 동조 회로 (30)를 삽입하는 것으로, 리더라이터(10)와 비접촉 IC 카드(20)에 의한 무선통신에 있어서, 실용 범위까지 통신 불능인 상태를 개선할 수가 있다.
계속해서, 도 16에 매칭 동조 회로(30) 없이 통신 범위(XY)를 측정한 결과와, 매칭 동조 회로(30)를 삽입하여 통신 범위(XY)를 측정한 결과를 도시한다.
매칭 동조 회로(30)가 없는 경우에는, 리더라이터(10)의 안테나 코일(11)의 중심으로부터 연직 방향으로 5㎜ 떨어진 위치에서의 통신 범위(XY)를 측정하고, 매칭 동조 회로(30)를 삽입한 경우에는, 매칭 동조 회로(30)의 안테나 코일(32)의 중심으로부터 5㎜ 떨어진 위치에서의 통신 범위(XY)를 측정하였다.
또, 매칭 동조 회로(30)를 삽입하는 위치는, 상술한 바와 마찬가지로 리더라이터(10)의 안테나 코일(11)로부터 5㎜ 만큼 떨어지게 한 위치이다.
도 16에 도시하는 바와 같이 매칭 동조 회로(30)가 없는 경우에는, 통신 불능으로 된다. 또한, 매칭 동조 회로(30)를 삽입한 경우의 통신 범위(XY)는 -35≤X(㎜)≤35, -20≤Y(㎜)≤20 으로 된다. 즉, 도 16에 도시하는 장축 70㎜, 단축 40㎜인 타원 내가 통신 범위(XY)임을 알 수 있다.
이와 같이 리더라이터(10)와 비접촉 IC 카드(20) 사이에 매칭 동조 회로(30) 를 삽입하는 것으로, 리더라이터(10)와 비접촉 IC 카드(20)에 의한 무선통신에 있어서, 실용 범위까지 통신 불능인 상태를 개선할 수가 있다.
본 발명의 중계 장치는, 정보 판독출력/기록입력 장치와 비접촉 정보매체와의 전자 결합 방식에 의한 무선통신에 있어서, 정보 판독출력/기록입력 장치가 가지는 안테나 코일과 전자 결합하는 제 1 안테나 코일과, 비접촉 정보매체가 가지는 안테나 코일에 전자 결합되는 제 2 안테나 코일을 각각 가지는 것으로, 정보 판독출력/기록입력 장치가 가지는 안테나 코일과, 비접촉 정보매체가 가지는 안테나 코일의 형상 및 크기가 대폭적으로 다른 경우에도 양호한 무선통신을 가능하게 한다.
또한, 중계 장치의 제 1 안테나 코일과 제 2 안테나 코일을 각각, 정보 판독출력/기록입력 장치의 안테나 코일 및 비접촉 정보매체의 안테나 코일과 전자 결합하는 바와 같은 형상 및 크기로 변경한다는 간편한 수법에 의해, 여러가지 사용 형태의 판독출력/기록입력 장치와 비접촉 정보매체와의 무선통신을 양호한 것으로 하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명의 통신 시스템은 정보 판독출력/기록입력 장치와 비접촉 정보매체와의 전자 결합 방식에 의한 무선통신에 있어서, 정보 판독출력/기록입력 장치가 가지는 제 1 안테나 코일과 전자 결합하는 제 3 안테나 코일과, 비접촉 정보매체가 가지는 제 2 안테나 코일과 전자 결합하는 제 4 안테나 코일을 각각 가지는 것으로, 정보 판독출력/기록입력 장치가 가지는 제 1 안테나 코일과, 비접촉 정보매체가 가지는 제 2 안테나 코일의 형상 및 크기가 대폭적으로 다른 경우에도 양호 한 무선통신을 가능하게 한다.
또한, 통신 시스템이 구비하는 중계 장치의 제 3 안테나 코일과 제 4 안테나 코일을 각각, 정보 판독출력/기록입력 장치의 제 1 안테나 코일 및 비접촉 정보매체의 제 2 안테나 코일과 전자 결합하는 바와 같은 형상 및 크기로 변경한다는 간편한 수법에 의해, 여러가지 사용 형태의 판독출력/기록입력 장치와 비접촉 정보매체와의 무선통신을 양호한 것으로 하는 것이 가능해진다.
예를 들면, 제 1 안테나 코일을 배치하는 스페이스에 제한이 있는 경우에는, 제 3 안테나 코일의 형상 및 크기를 변경하여 제 1 안테나 코일과 전자 결합하도록 배치하면 좋다. 또한, 제 1 안테나 코일을 케이스몸체 등의 금속 부품에 배치하지 않으면 안된다는 제한이 있는 경우에도, 제 1 안테나 코일의 크기 및 케이스몸체에 뚫는 개구부를 최소한으로 하는 것으로, 케이스몸체의 강도를 확보하면서 금속 부품의 영향을 회피하는 것도 가능해진다.
또한, 본 발명의 통신 시스템이 가지는 중계 장치는, 정보 판독출력/기록입력 장치와 전자 결합 방식의 무선통신을 행하고 있기 때문에, 배선 등이라는 번거로운 처리를 필요로 하지 않고, 예를 들면 제거 가능한 커버나, 개폐 자재(自在)인 문짝 등에 취부하는 것 만으로, 비접촉 정보매체와의 무선통신을 중계하는 것이 가능해진다.

Claims (8)

  1. 소정의 주파수의 반송파를 통해 전자(電磁) 결합 방식의 무선통신을 하는 정보 판독출력/기록입력 장치와, 비접촉 정보매체와의 무선통신을 중계하는 중계 장치로서,
    상기 정보 판독출력/기록입력 장치가 가지는 안테나 코일과 전자 결합을 하는 제 1 안테나 코일과,
    상기 제 1 안테나 코일과 직렬 접속되고, 상기 비접촉 정보매체가 가지는 안테나 코일과 전자 결합을 하는 제 2 안테나 코일과,
    상기 제 1 안테나 코일과 상기 제 2 안테나 코일과 직렬로 접속되는 동조(同調) 콘덴서를 구비하고,
    상기 제 1 안테나 코일과 상기 제 2 안테나 코일과 동조 콘덴서는, 상기 정보 판독출력/기록입력 장치가 가지는 공진 회로의 공진주파수 및 상기 비접촉 정보매체가 가지는 공진 회로와 동일한 공진주파수로 공진하는 공진 회로를 형성하고,
    상기 정보 판독출력/기록입력 장치는 개구부를 갖는 금속 샤시 내에 취부되고, 상기 중계 장치는 상기 금속 샤시의 외측에 취부되어, 상기 정보 판독출력/기록입력 장치의 안테나의 코일과 상기 제 1 안테나는 상기 개구부를 통해 대향하는
    것을 특징으로 하는 중계 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 안테나 코일은, 상기 정보 판독 기록 장치가 가지는 안테나 코일과 동일 형상 및 동일 사이즈이고,
    상기 제 2 안테나 코일은, 상기 비접촉 정보매체가 가지는 안테나 코일과 동일 형상 및 동일 사이즈인 것을
    특징으로 하는 중계 장치.
  3. 소정의 주파수의 반송파를 통해 전자 결합 방식의 무선통신을 하는 정보 판독출력/기록입력 장치와 비접촉 정보매체와의 무선통신을 하는 중계 장치로서,
    상기 정보 판독출력/기록입력 장치가 가지는 안테나 코일과 전자 결합하는 제 1 안테나 코일과,
    상기 제 1 안테나 코일과 병렬 접속되고, 상기 비접촉 정보매체가 가지는 안테나 코일과 전자 결합을 하는 제 2 안테나 코일과,
    병렬 접속된 상기 제 1 안테나 코일과 상기 제 2 안테나 코일의 각각과 직렬로 접속되는 동조 콘덴서를 구비하고,
    상기 제 1 안테나 코일과 상기 제 2 안테나 코일과 동조 콘덴서는, 상기 정보 판독출력/기록입력 장치가 가지는 공진 회로의 공진주파수 및 상기 비접촉 정보매체가 가지는 공진 회로와 동일한 공진주파수로 공진하는 공진 회로를 형성하고,
    상기 정보 판독출력/기록입력 장치는 개구부를 갖는 금속 샤시 내에 취부되고, 상기 중계 장치는 상기 금속 샤시의 외측에 취부되어, 상기 정보 판독출력/기록입력 장치의 안테나의 코일과 상기 제 1 안테나는 상기 개구부를 통해 대향하는
    것을 특징으로 하는 중계 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 제 1 안테나 코일은, 상기 정보 판독 기록 장치가 가지는 안테나 코일과 동일 형상 및 동일 사이즈이고,
    상기 제 2 안테나 코일은, 상기 비접촉 정보매체가 가지는 안테나 코일과 동일 형상 및 동일 사이즈인 것을
    특징으로 하는 중계 장치.
  5. 소정의 주파수의 반송파를 통해 전자 결합 방식의 무선통신을 하는 통신 시스템에 있어서,
    제 1 안테나 코일과 상기 제 1 안테나 코일과 직렬로 접속되는 제 1 동조 콘덴서로 형성되는 제 1 공진 회로를 가지고, 상기 제 1 공진 회로의 공진주파수를 상기 반송파의 주파수로서 상기 제 1 안테나 코일과 전자 결합하는 회로와 무선통신을 하는 정보 판독출력/기록입력 장치와,
    제 2 안테나 코일과, 상기 제 2 안테나 코일과 직렬로 접속되는 제 2 동조 콘덴서로 형성되는 제 2 공진 회로를 가지고, 상기 제 2 공진 회로는 상기 제 1 공진 회로와 동일한 공진주파수로 공진하며, 상기 제 2 안테나 코일과 전자 결합하는 회로와 무선통신을 하는 비접촉 정보매체와,
    상기 정보 판독출력/기록입력 장치가 가지는 상기 제 1 안테나 코일과 전자 결합을 하는 제 3 안테나 코일과, 상기 제 3 안테나 코일과 직렬 접속되고 상기 비접촉 정보매체가 가지는 안테나 코일과 전자 결합을 하는 제 4 안테나 코일과, 상기 제 3 안테나 코일과 상기 제 4 안테나 코일과 직렬로 접속되는 제 3 동조 콘덴서로 형성되는 제 3 공진 회로를 가지고, 상기 제 3 공진 회로는, 상기 제 1 공진 회로, 상기 제 2 공진 회로와 동일한 공진주파수로 공진하며, 상기 정보 판독출력/기록입력 장치 및 상기 비접촉 정보매체와의 무선통신을 중계하는 중계 장치와,
    개구부를 갖는 금속 샤시를 구비하며,
    상기 정보 판독출력/기록입력 장치는 상기 금속 샤시 내에 취부되고, 상기 중계 장치는 상기 금속 샤시의 외측에 취부되어, 상기 제 1 안테나의 코일과 상기 제 3 안테나는 상기 개구부를 통해 대향하는
    것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 중계 장치의 상기 제 3 안테나 코일은, 상기 정보 판독 기록 장치가 가지는 상기 제 1 안테나 코일과 동일 형상 및 동일 사이즈이고,
    상기 중계 장치의 상기 제 2 안테나 코일은, 상기 비접촉 정보매체가 가지는 상기 제 2 안테나 코일과 동일 형상 및 동일 사이즈인 것을
    특징으로 하는 통신 시스템.
  7. 소정의 주파수의 반송파를 통해 전자 결합 방식의 무선통신을 하는 통신 시스템에 있어서,
    제 1 안테나 코일과 상기 제 1 안테나 코일과 직렬로 접속되는 제 1 동조 콘덴서로 형성되는 제 1 공진 회로를 가지고, 상기 제 1 공진 회로의 공진주파수를 상기 반송파의 주파수로서 상기 제 1 안테나 코일과 전자 결합하는 회로와 무선통신을 하는 정보 판독출력/기록입력 장치와,
    제 2 안테나 코일과, 상기 제 2 안테나 코일과 직렬로 접속되는 제 2 동조 콘덴서로 형성되는 제 2 공진 회로를 가지며, 상기 제 2 공진 회로는 상기 제 1 공진 회로와 동일한 공진주파수와 공진하고, 상기 제 2 안테나 코일과 전자 결합하는 회로와 무선통신을 하는 비접촉 정보매체와,
    상기 정보 판독출력/기록입력 장치가 가지는 상기 제 1 안테나 코일과 전자 결합을 하는 제 3 안테나 코일과, 상기 제 3 안테나 코일과 병렬 접속되고 상기 비접촉 정보매체가 가지는 안테나 코일과 전자 결합을 하는 제 4 안테나 코일과, 상기 제 3 안테나 코일과 상기 제 4 안테나 코일의 각각과 직렬로 접속되는 제 3 동조 콘덴서로 형성되는 제 3 공진 회로를 가지고, 상기 제 3 공진 회로는 상기 제 1 공진 회로, 상기 제 2 공진 회로와 동일한 공진주파수로 공진하고, 상기 정보 판독출력/기록입력 장치 및 상기 비접촉 정보매체와의 무선통신을 중계하는 중계 장치와,
    개구부를 갖는 금속 샤시를 구비하며,
    상기 정보 판독출력/기록입력 장치는 상기 금속 샤시 내에 취부되고, 상기 중계 장치는 상기 금속 샤시의 외측에 취부되어, 상기 제 1 안테나의 코일과 상기 제 3 안테나는 상기 개구부를 통해 대향하는
    것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 중계 장치의 상기 제 3 안테나 코일은, 상기 정보 판독 기록 장치가 가지는 상기 제 1 안테나 코일과 동일 형상 및 동일 사이즈이고,
    상기 중계 장치의 상기 제 2 안테나 코일은, 상기 비접촉 정보매체가 가지는 상기 제 2 안테나 코일과 동일 형상 및 동일 사이즈인 것을
    특징으로 하는 통신 시스템.
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